磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状

山东科技大学土木工程与建筑学院

《土木工程理论与实践》学习报告

题目磷石膏的特性及其在新型建筑材

料中的应用现状

专业班级土木工程2012-3

学生姓名温磊

学号 ************

2016 年 5月

磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状

摘要

磷石膏是湿法生产磷酸的工业副产物，我国堆存量很大本文分析了磷石膏的理化及矿物特性，评析了磷石膏的主要改性技术，对磷石膏在新型建筑材料中的利用技术作了详细的论述，并且指出了在磷石膏开发利用过程中应该重视的几大问题。

关键词:磷石膏;新型建筑材料;改性技术;应用

目录

1.磷石膏概述 (1)

2.磷石膏的特性 (2)

2.1磷石膏的物化特点 (2)

2.2磷石膏的改性 (2)

3磷石膏在新型建筑材料中应用 (3)

3.1磷石膏在建材方面的应用 (3)

3.2磷石膏在水泥生产中的应用 (3)

3.2.1生产低碱度水泥 (3)

3.2.2生产硫酸联产水泥 (4)

3.2.3代替天然石膏作水泥矿化剂 (5)

3.2.4作水泥缓凝剂 (5)

3.3磷石膏在预拌砂浆中的应用..................= (7)

4总结 (7)

5参考文献 (8)

众所周知，中国是一个农业大国，是全球最大的磷肥生产国。中国的磷肥副产物磷石膏的排量位居世界第一，而磷石膏的综合处置和资源化利用一直以来都是世界性的难题。磷石膏是在湿法生产磷酸用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，主要成分是硫酸钙(CaS04 " 2H20)其硫酸钙含量要高于天然石膏。此外，磷石膏中还含有多种杂质，杂质的存在使堆存的磷石膏对环境构成很大威肋，同时，多种杂质的存在也使磷石膏安全资源化利用的难度大为增加磷石膏的排量巨大一般用湿法生产It磷酸就会排出4一4.5t的磷石膏}磷石膏的大量存，不仅侵占了土地资源，而且经过风侵、雨淋等气候的影响会对大气、水系及土壤造成污染，若人类长时间接触磷石膏，身体健康会受到响，甚至会危害生命，因此磷石膏的安全处置和资源化利用是当务之急国家对磷石膏的资源化利用问题也非常重视，修订后的《建筑石膏》国家标准中，将磷石膏定义为“产品”，这为磷石膏的全面资源化利用创造了条件。国家发改委印发的《大宗固体废弃物综合利用实施方案》中指出:预计到2015年，工业副产石膏综合利用率将提高到50%以上，其中脱硫石膏、磷石膏综用率将分别达到80%和30%。

根据磷石膏行业调查得知，今后磷石膏资源化利用的方向将朝着新型建筑材料领域开展，例如可以将其用作水泥缓凝剂，作为主要原材料生产纸面石膏板、石膏砌块、石膏商品砂浆等等，其中利用磷石膏等工业石膏制备石膏基复合胶凝材料是目前较为热门的研究方向，并重点鼓励今后全部使用磷石膏作为原料进行生产。

2.1磷石膏的物化特点

磷石膏外观呈黄白色、浅灰白色或黑灰色细粉状，主要化学成分为Ca0和S03，同时含有氟化物、游离磷酸、五氧化二磷，磷酸盐，酸不溶物、二氧化硅及有机物等杂质磷石膏的晶体形式主要以针状体、板状晶体、密实晶体、多晶核晶体这4种居多，其胶结体的J险能不如天然石膏，主要表现为浆体凝结时间较长，硬化体强度较低等。磷石膏的颗粒尺一般在40 一200之间，并且颗粒级配呈正态分布。有研究表明磷石膏中的可溶磷、有机物含量会随着磷石膏颗粒度的增加而逐渐增加，共晶磷的含量会随着颗粒粒度的减小而增加，并且颗粒的粒径是影响石膏需水量及抗压强度的主要因素，而磷石膏中的可溶性杂质则是影响其凝结时间的主要原因。磷石膏的pH值为1. 5一4. 5，呈酸性，含水率一般较高，达20%一25 % ，粘性较强，能溶于酸、铰盐、甘油，微溶于水，不溶于乙醇，175℃左右时失水成半水石膏(CaS04 " 0. 5HzO) } 193一2100C时完全失去结晶水而成为无水石膏(CaS04 ) U。

不同生产企业、不同批次的磷石膏的化学组成略有不同，这主要与磷酸生产工艺条件及磷矿石的品种有关。

2.2磷石膏的改性

用磷石膏替代天然石膏生产水泥，关键要解决磷石膏所含的杂质对水泥凝结时间、强度等物理性能的不良影响。通过磷石膏的预处理改性，可把对水泥有害的杂质转化为难溶盐，同时改善磷石膏中硫酸钙的溶解性能，优化磷石膏的可利用性能，从而替代天然石膏广泛地应用于建筑材料领域。

在磷石膏中影响其资源化利用的主要杂质为磷、氟和有机物。磷石膏中的磷以PZ U。的形式表示，包括可溶性磷、共晶磷和难溶性磷3大类。可溶性磷对磷石膏的性能影响主要表现在延长磷石膏的凝结时间和降低石膏制品的强度方面，采用水洗预处理就可以除去可溶性磷。共晶磷中的P20。以Ca3 (P04) z的形式存在，它对磷石膏性能的影响主要表现为降低pH值，延缓凝结时间和降低强度。通过800℃温度的锻烧，可将共晶磷转化为惰性的焦磷酸盐。难溶性磷作为惰性组分，对磷石膏的性能几乎无不良影响。磷石膏中的氟有两种类型:一种

为可溶性氟，另一种为难溶性氟。可溶性氟可以缩短半水石膏的凝结时间，形成二水石膏晶体粗大，导致抗压强度下降，水洗预处理可以去除可溶性氟，或者采取石灰中和预处理方式使其转化为难溶性氟。难溶性氟对磷石膏性能基本不产生影响。通过红外光谱定性分析可知，有机物会附着在石膏表面，使磷石膏胶结材需水量增加，削弱了二水石膏晶体间的结合，使硬化体结构疏松，从而影响制品强度。此外有机物在磷石膏中的分布不均匀，这是造成磷石膏团聚的主要原因，水洗、浮选法和800℃温度锻烧等方法均可用于去除有机物杂质。除了以上提到的几种去除杂质的方法外，还可以采用闪烧法来去除磷石膏中的有害杂质。

磷石膏中二水石膏晶体粗大、整齐均匀，呈六面板状，这种颗粒特征导致胶凝材料需水量高，流动性差，硬化后结构疏松，强度较低。因此对磷石膏进行预处理时，不仅要从组成上除去有害杂质，还应从结构上改善其颗粒级配与形貌。常见的改善颗粒级配的方法有纯化工艺、湿筛旋流工艺和球磨工艺等。一般情况下，为了更好的提高磷石膏的资源化应用性能，进行预处理时应采取多种方法相结合的方式，如水洗一石灰中和，石灰中和一球磨，石灰中和一浮选，石灰中和一锻烧，浮选一球磨等，具体的方法要根据磷石膏的成分及利用方向而定

3磷石膏在新型建筑材料中应用

3.1磷石膏在建材方面的应用

磷石膏作为建筑材料的原料可用于生产建筑用胶凝材料。其中，用磷石膏生产建筑石膏，是目前磷石膏在应用中较为成熟的方法。磷石膏经适当预处理后，锻烧脱水成为半水硫酸钙，根据预处理条件的不同，可以生成。和p两种不同晶型的产物。用磷石膏生产的建筑石膏可代替天然石膏来制造墙板、加压石膏纤维板、建筑标准砖、瓷面装饰材料、装饰吸声板，以及石膏灰泥和建筑腻子等[D}-i97。这些建材产品具有良好的耐火性·绝热性、隔音性和湿度调节性能除此之外，用磷石膏生产的建筑石膏还可替代天然石膏，用以制作石膏基导电材料、石膏基磁性材料、新型隔热材料、高水速凝材料(矿山填充剂)和石膏基聚氯乙烯型材等。

3. 2磷石膏在水泥生产中的应用

3. 2.1生产低碱度水泥